(57)【要約】【課題】専用ポンプを備えたり、燃料電池カソード側のコンプレッサ吸引側の負圧を利用したりすることなく、小型かつ安価で制御が簡単な構成で、ブレーキシステムのブレーキブースタに負圧を供給し得るようにし、ガソリン車等のブレーキシステムと同様のブレーキブースタを用いた燃料電池自動車のブレーキシステムを実現する。【解決手段】燃料電池３のアノード側の上流の水素の供給弁４とアノード側の下流の排出弁６を閉じ、燃料である水素の供給を止めた状態で燃料電池３により発電し、この発電によって燃料電池３内のアノード側及び供給弁４から排出弁６に至る配管路５を減圧状態にして負圧を発生し、この負圧をブレーキブースタ７に供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード側に水素が供給され、カソード側に空気が供給されて発電する燃料電池を備えた燃料電池自動車であって、
前記アノード側の上流に前記水素の供給弁を備え、
前記アノード側の下流に排出弁を備え、
かつ、ブレーキシステムにブレーキブースタを備え、
前記供給弁から前記排出弁に至る配管路に前記ブレーキブースタを連通状態に接続し、
前記供給弁と前記排出弁を閉じた状態での前記燃料電池の発電により、前記配管路を負圧にして前記ブレーキブースタに負圧を供給するようにしたこと特徴とする燃料電池自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水素と酸素の電気化学反応を利用して発電する燃料電池を備えた燃料電池自動車に関し、詳しくは、ブレーキシステムのブレーキブースタへの負圧の供給に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンを備えたガソリン車等においては、ブレーキシステムのブレーキブースタの負圧にはエンジン負圧が利用される。
【０００３】
しかしながら、エンジンに代えて燃料電池を備える燃料電池自動車においては、前記のエンジン負圧がなく、ガソリン車のブレーキシステムと同様のブレーキブースタを用いたブレーキシステムを備える場合、ブレーキブースタにどのようにして負圧を供給するのかが問題となる。
【０００４】
そして、いわゆる電気自動車においては、ブレーキブースタに負圧を供給する専用ポンプを備え、制動時、この専用ポンプによって形成した負圧をブレーキブースタに供給することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
そのため、電気自動車の一種である燃料電池自動車においても、同様の専用ポンプを備え、この専用ポンプによって形成した負圧をブレーキブースタに供給することが考えられる。
【０００６】
また、燃料電池自動車において、燃料電池のカソード側の酸化ガス、すなわち、空気を供給するコンプレッサの吸引側の負圧をブレーキブースタに供給することも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】実用新案登録第２５９５０７４号公報（要約書、［０００８］、［００１１］−［００１４］、図１等）
【特許文献２】特開２００１−３４１５４５号公報（要約書、［００６４］−［００７１］、［００７９］−［００８７］、図６等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来提案のように負圧を供給する専用ポンプを備える場合、そのような専用ポンプを要することから、大型かつ高価になり、専用ポンプの複雑な制御も必要になる。
【０００８】
また、前記従来提案のように燃料電池のカソード側のコンプレッサの吸引側の負圧をブレーキブースタに供給する場合は、コンプレッサの仕事量が増えるので、より大型で高価なコンプレッサが必要になり、しかも、そのコンプレッサの制御が一層複雑化する。
【０００９】
本発明は、専用ポンプを備えたり、燃料電池カソード側に設けたコンプレッサ吸引側の負圧を利用したりすることなく、小型かつ安価で制御が簡単な構成で、ブレーキシステムのブレーキブースタに負圧を供給し得るようにし、ガソリン車等のブレーキシステムと同様のブレーキブースタを用いた燃料電池自動車のブレーキシステムを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成するために、本発明の燃料電池自動車は、アノード側に水素が供給され、カソード側に空気が供給されて発電する燃料電池を備えた燃料電池自動車であって、前記アノード側の上流に前記水素の供給弁を備え、前記アノード側の下流に排出弁を備え、かつ、ブレーキシステムにブレーキブースタを備え、前記供給弁から前記排出弁に至る配管路に前記ブレーキブースタを連通状態に接続し、前記供給弁と前記排出弁を閉じた状態での前記燃料電池の発電により、前記配管路を負圧にして前記ブレーキブースタに負圧を供給するようにしたこと特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、燃料電池のアノード側の上流の水素の供給弁とアノード側の下流の排出弁を閉じ、燃料である水素の供給を止めた状態で燃料電池が発電すると、この発電によって燃料電池内のアノード側及び供給弁から排出弁に至る配管路が減圧状態になって負圧が発生し、この負圧がブレーキブースタに供給される。
【００１２】
そして、前記従来の専用ポンプを備えたり、燃料電池カソード側に設けたコンプレッサ吸引側の負圧を利用したりしないため、小型かつ安価な構成であり、しかも、前記の供給弁と排出弁を開閉する極めて簡単な制御を行なえばよい。
【００１３】
したがって、小型かつ安価で制御が簡単な構成で、ブレーキシステムのブレーキブースタに負圧を供給することができ、ガソリン車等のブレーキシステムと同様のブレーキブースタを用いた燃料電池自動車のブレーキシステムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
つぎに、本発明をより詳細に説明するため、一実施形態について、図１及び図２にしたがって詳述する。
【００１５】
図１は燃料電池自動車の一部のブロック図、図２は図１の動作説明用の圧力変化の説明図である。
【００１６】
図１において、１は燃料である水素が充填された燃料容器、２は燃料容器１から燃料電池３に至るアノード側の上流の配管路、４はアノード側の上流の配管路２に設けられた水素の供給弁、５は燃料電池３のアノード側の下流の配管路、６は配管路５に設けられた排出弁である。なお、供給弁４、排出弁６は例えば電磁弁である。また、排出弁６は、一般的には発電に伴って増加する燃料電池３のアノード側の窒素の排気弁であるが、配管路５を介して発電に伴って燃料電池３のアノード側に蓄積した生成水の排出も行なう場合はその排水弁も含むものであり、常時は閉止されている。
【００１７】
７はブレーキシステムのブレーキブースタであり、その負圧側の接続管路８を介して燃料電池３から排出弁６に至る配管路５に連通状態に接続されている。９は接続管路８に設けられた逆止弁であり、本発明の連通制御手段を形成し、配管路５がブレーキブースタ７に対して正圧になるときにブレーキブースタ７を配管路５から切り離した状態にする。１０は接続管路８の逆止弁８よりブレーキブースタ７寄りに設けられた圧力計（圧力センサ）であり、ブレーキブースタ７の負圧状態を監視する。
【００１８】
１１はマイクロコンピュータ構成の電子制御ユニット（ＥＣＵ）からなる制御部であり、燃料電池３の電流、電圧等の発電状態の監視信号や圧力計１０の監視信号等に基づき、供給弁４、排出弁６の開閉を制御する。
【００１９】
そして、常時は供給弁４が開かれ、燃料容器１の水素（水素ガス）が配管路２を通って燃料電池３に供給され、燃料電池３のアノード側の上流から下流に向かって通流し、その間に、水素と燃料電池３のカソード側に供給された酸素（空気）との高分子電解質膜を介した電気化学反応が生じて発電が行なわれる。また、例えば発電の積算量や発電時間等に基いて間歇的に排出弁６が開放され、窒素や生成水の排出が行なわれて燃料電池３の発電特性が維持される。
【００２０】
つぎに、上述のようにして燃料電池３が発電しながら走行する間にドライバが図示省略したブレーキペダルを踏むと、図２の実線に示すように、ブレーキブースタ７のマスタシリンダに作用する内圧力Ｐａが踏力にしたがって大きくなる。なお。図２のｔ１がブレーキペダルの踏み始めのタイミングである。
【００２１】
そして、内圧力Ｐａがタブースタ動作の開始圧近くまで大きくなると、圧力計１０の変化に基いて、制御部１１が供給弁４を閉止し、供給弁４と排出弁６を閉じた状態で燃料電池３の発電を継続する。なお、図２のｔ２が供給弁４を閉止したタイミングである。
【００２２】
このとき、燃料電池３は燃料である水素の供給を止めた状態で発電し、図２の破線の燃料電池内圧力Ｐｂに示すように、発電によって燃料電池３内及び該燃料電池３に連通した配管路５は減圧されて負圧の状態になる。
【００２３】
そして、配管路５の負圧が接続管路８を通ってブレーキブースタ７にガソリン車等のエンジン負圧に相当するの圧力として供給され、ブレーキブースタ７が供給された負圧にしたがってブースタ動作する。
【００２４】
そのため、例えば図２のｔ１からｔ３までのブレーキ期間ＢＫに良好なブレーキがかかり、走行が停止する。
【００２５】
ところで、圧力計１０の監視圧力が設定された連通解除の負圧まで下がり、ブレーキブースタ７が必要な負圧状態になると、制御部１１は供給弁４を開き、燃料電池３を水素が供給される通常の発電状態に戻す。このとき、燃料電池３内及び配管路５の圧力は水素の供給によって上昇し、配管路５がブレーキブースタ７に対して正圧になるが、逆止弁９によってブレーキブースタ７が配管路から切り離された状態になり、ブレーキブースタ７は負圧の状態の保たれる。
【００２６】
そして、従来の専用ポンプを備えたり、燃料電池カソード側に設けられたコンプレッサ吸引側の負圧を利用したりしないため、小型かつ安価な構成であり、しかも、ポンプやコンプレッサを駆動するような電力消費も生じない。
【００２７】
さらに、制御部１１により主に供給弁４を開閉制御すればよく、極めて簡単な制御でブレーキブースタ７が要求する負圧を発生することができる。
【００２８】
したがって、小型かつ安価で制御が簡単な構成で、ブレーキシステムのブレーキブースタ７に負圧を供給することができ、ガソリン車等のブレーキシステムと同様のブレーキブースタ７を用いた燃料電池自動車のブレーキシステムを実現することができる。
【００２９】
さらに、逆止弁９を設けたことにより、供給弁４が開かれて燃料電池３が通常に発電するときに、ブレーキブースタ７を、配管路５から切り離されてた状態にして、燃料の水素が流入したりすることなく負圧の状態に保つことができ、安全性等を考慮した一層実用的な構成を提供するこことができる。
【００３０】
そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であり、例えば、連通制御手段は逆止弁７以外の構成であってもよい。また、燃料電池３やブレーキブースタ７の内部構造、燃料電池３のアノード上流側及びアノード下流側の構成等はどのようであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態のブロック図である。
【図２】図１の動作説明用の圧力特性図である。
【符号の説明】
【００３２】
２、５    配管路
３    燃料電池
４    供給弁
６    排出弁
７    ブレーキブースタ
９    逆止弁
１１    制御部
【図１】
2007122926.tif 000003
【図２】
2007122926.tif 000004